Схема усилителя: Электрическая схема усилителя

Заполненные лабы 2,3,5,6,7,8,9,10,14,15

Материаловедение

На вход усилителя включаются источники сигнала: фотоэлектрон­ный умножитель или фотодиод при воспроизведении фотографической фонограммы, воспроизводящая магнитная головка при воспроизве­дении магнитной фонограммы, звукосниматель при воспроизведе­нии грамзаписи, микрофон при усилении речи оратора или пере­водчика (при демонстрировании недублированных иностранных фильмов), а также при записи речи и музыки.

На выход усилителя включается внешняя нагрузка: громкогово­ритель или телефон при воспроизведении звука, магнитная головка записи или модулятор света при магнитной или фотографической за­писи звука, рекордер при механической записи, осциллограф для на­блюдения или фотографирования сигнала и т. д.

Для любого- каскада, кроме первого, источником сигнала служит предыдущий каскад, а нагрузкой для всех каскадов, кроме послед­него, — входная цепь следующего каскада.

Каскады могут иметь различное назначение — усиление напря­жения, тока или мощности (в зависимости от того, какая из этих ве­личин сигнала должна быть доведена до определенного уровня, чтобы привести в действие следующий каскад или нагрузку).

Следует иметь в виду, что в процессе усиления мощность всегда увеличивается, но при усилении напряжения или тока ее величина не имеет значения.

Последний каскад, отдающий в нагрузку требуемую мощность, называется оконечным. Для приведения его в действие служит предоконечный каскад (драйвер), который в зависимости от режима око­нечного каскада может быть либо усилителем мощности, либо усили­телем напряжения.

Для увеличения напряжения от величины, которую создает источ­ник сигнала на входе, до величины, требуемой на входе предоконечного каскада, служат каскады предварительного усиления напряже­ния.

В комплектах звуковоспроизводящей аппаратуры киноустановок, выполненных по блочному принципу, часть каскадов предваритель­ного усиления напряжения выделяют в конструктивно самостоятель­ный предварительный усилитель, а остальные каскады вместе с предоконечным и оконечным — в отдельный оконечный усилитель. Между этими усилителями включается выносной регулятор громкости, на­ходящийся на пульте в зрительном зале.

Эти блоки вместе с источником питания составляют усилительное устройство.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЯ

Усилитель характеризуется рядом технических показателей, по которым можно судить о его усилительных, энергетических и эксплу­атационных свойствах и качестве передачи сигнала. Основные из них: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, номи­нальная (паспортная) выходная мощность, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, чувствительность, диапазон частот, искажения, динамический диапазон и уровень помех.

Кроме этого всякий усилитель характеризуется надежностью, ста­бильностью, устойчивостью, массой, габаритами, конструктивными и эксплуатационными особенностями.

КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ

Для количественной оценки усилительных свойств устройства пользуются понятием 6 коэффициенте усиления.

Поскольку сигнал (электрические колебания) характеризуется величиной мощности, напряжения и тока, различают соответственно три коэффициента усиления.

Коэффициент усиления мощности К_рпоказывает, во сколько раз мощность сигнала на выходе усилителя больше, чем на входе:

Коэффициентом усиления напряжения /(„, или сокращенно, коэффициентом усиления К, называется отношение напряжения сигнала на выходе к напряжению на входе.

Аналогично определяется коэффициент усиления тока Ki как от­ношение выходного тока сигнала к входному:

По определению сущности процесса усиления коэффициент усиле­ния мощности всегда больше единицы, в то время как коэффициенты усиления напряжения или тока, могут быть меньше единицы; иногда их в этом случае называют коэффициентами передачи напряжения или тока.

При активном сопротивлении нагрузки Р_вых = U_вых/I_вых; соответ­ственно при активном входном сопротивлении усилителя P_вх = U_BXI_BX; тогда коэффициент усиления мощности равен произведению:  К_р=  K_uKi.

Работу усилителей звуковой частоты принято анализировать и ис­следовать при синусоидальном сигнале на входе.

Для многокаскадного усилителя коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления его каскадов:

Во всех приведенных соотношениях коэффициент усиления опре­деляется, как отвлеченное число.

Более удобны логарифмические единицы измерения — децибелы, в которых могут быть выражены не только коэффициенты усиления и их изменения, но и другие относительные величины.

Логарифмические единицы были введены в связи с психофизиоло­гическими особенностями восприятия человеком внешних раздраже­ний, действующих на его органы чувств: ощущение пропорционально логарифму раздражения. Например, восприятие громкости звука про­порционально логарифму звукового давления, а восприятие яркости изображения   пропорционально  логарифму   освещенности.   Поэтому изменения звукового давления в одно и то же число раз независимо от абсолютных величин воспринимаются человеком как одинаковые приращения   громкости.

Чтобы выразить отношение двух величин в логарифмических еди­ницах, надо измерить его единицами, пропорциональными логарифму этого отношения. отношение мощностей в логарифмических единицах на­звано в честь ученого Бела — белами. Удобнее использовать более мелкие единицы—децибелы (дБ)

Таким образом,   коэффициент   усиления мощности в децибелах:

Чтобы выразить в децибелах отношение напряжений или токов, надо брать 20 логарифмов этого отношения, учитывая, что отношение мощностей пропорционально квадрату отношения напряжений или токов (при условии равенства сопротивлений), а при логарифмиро­вании степени показатель степени служит множителем при логарифме основания.

Поэтому

Мостовой усилитель / Аудиотехника / Сообщество EasyElectronics.ru

Усилители мощности

Все рассмотренные нами усилители относятся к категории усилителей на­пряжения, их основное назначение — получение максимального размаха выходного напряжения. Когда требуется большая выходная мощность, например для «раскачки» мощных громкоговорителей или антенн или питания электродвигателей, применяются усилители мощности. Они ха­рактеризуются высоким коэффициентом усиления по мощности, который достигается за счет высоких коэффициентов усиления по напряжению и по току.

На рис. 30.9 приведена базовая схема выходного транзисторного каска­да с эмиттером, заземленным по переменному току. Для получения не­искаженного выходного сигнала усилитель должен работать в режиме класса А. КПД такого усилителя мощности очень мал из-за большого тока, потребляемого от источника питания. От этого усилителя можно получить только небольшую мощность. Его можно использовать в авто­мобильном радиоприемнике, где величина потребляемого тока не имеет значения.

Двухтактный режим работы

Двухтактные выходные каскады почти повсеместно используются в со­временных транзисторных усилителях. Двухтактный усилитель содер­жит два транзистора, работающих в режиме классаВ, каждый из кото­рых обеспечивает усиление только одного полупериода входного сигнала.

Двухтактный усилитель с использованием двух идентичных транзисторов

На рис. 30.10 показана упрощенная схема двухтактного усилителя. Эмиттерные переходы транзисторов имеют нулевое напряжение смещения, по­этому каждый из транзисторов проводит ток только в одном из двух чере­дующихся полупериодов входного сигнала. Входной трансформатор Tp₁ с отводом от средней точки вторичной обмотки работает как расщепитель фазы.

Рис. 30.10. Двухтактный усилитель мощности с двумя идентичными транзи­сторами и трансформаторным расщепителем фазы.

Два равных и противоположных по знаку (противофазных) сигнала формируются в каждом полупериоде на половинах вторичной об­мотки этого трансформатора: сигнал V_a, находящийся в фазе с входным сигналом, и сигнал V_b, противофазный входному сигналу. В то время как положительный полупериод сигнала V_aсоответствует положительному периоду входного сигнала, положительный полупериод сигнала V_bсоот­ветствует отрицательному полупериоду входного сигнала. Транзисторы T₁ и T₂ открываются, когда потенциал базы транзистора становится по­ложительным по отношению к потенциалу эмиттера. Таким образом, транзистор T₁ открыт в течение положительного полупериода сигнала V_a. При этом через него протекает ток i₁ от эмиттера к коллектору и далее через верхнюю половину первичной обмотки выходного трансфор­матора Tp₂ к источнику питания V_CC. Этот ток создает положитель­ный полупериод выходного сигнала на вторичной обмотке трансформато­ра Tp₂. Транзистор T₂ открыт в положительном полупериоде сигнала V_b, при этом ток i₂ протекает снизу вверх (в обратном по отношению к току i₁ направлении) через нижнюю половину трансформатора Tp₂, создавая отрицательный полупериод выходного сигнала на его вторичной обмотке. Выходной трансформатор с отводом от средней точки первичной обмотки объединяет эти два полупериода в один полный период выходного сигна­ла. Транзисторы T₁ и T₂ включены по схеме с общим эмиттером и имеют при этом относительно высокое выходное сопротивление. Так как сопро­тивление нагрузки выходного каскада очень мало, обычно менее 10 Ом в случае громкоговорителя, всегда используется согласующий трансфор­матор Tp₂.

Выходной сигнал двухтактного усилителя с нулевым смещением эмиттерных переходов транзисторов воспроизводится с искажениями типа «ступенька», как показано на рис. 30.10. Эти искажения связаны с нели­нейными участками характеристик двух транзисторов. Искажения воз­никают в те моменты времени, когда один транзистор начинает откры­ваться, а другой — закрываться. Для устранения этих искажений на базы транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения (0,1-0,2 В), как показано на рис. 30.11, где резисторы R₁ и R₂ образу­ют общую цепь смещения для обоих транзисторов. Нелинейности двух транзисторов компенсируют друг друга, и на выходе воспроизводится не­искаженный сигнал.

Рис. 30.11. Цепь смещения R₁ — R₂ устраняет искажения типа «ступенька». 

Транзисторные фазорасщепители

На рис. 30.12 показана схема фазорасщепителя на транзисторе прп-типа. Резисторы R₃ и R₄ имеют равные сопротивления, для того чтобы полу­чить на выходе два равных по величине и противоположных по знаку си­нусоидальных сигнала, снимаемых с эмиттера и коллектора транзистора. Для обеспечения максимальной величины неискаженного выходного сиг­нала отношение сопротивлений R₁ : R₂ должно находиться в диапазоне от 2 : 1 до 3 : 1. Типичные значения постоянных напряжений, определя­ющих режим транзистора по постоянному току, указаны на схеме.

Рис. 30.12. Транзисторный фазорасщепитель.

Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах

Двухтактный усилитель мощности на комплементарных транзисторах по­зволяет отказаться от использования как фазорасщепителя на входе, так и трансформатора на выходе. В этом усилителе используются два сим­метричных транзистора, рпр- и npn-типа, называемые комплементарной парой. Принцип его работы основан на том факте, что положитель­ный сигнал открывает прп-транзистор, а отрицательный сигнал — рпр-транзистор. На рис. 30.13 приведена базовая схема двухтактного усили­теля на комплементарных транзисторах (иногда называемая каскадом с дополнительной симметрией). Транзисторы T₁ и T₂ работают в режи­ме класса В, т. е. в точке отсечки. Используются два источника пи­тания: +V_CC и –V_CC. В положительном полупериоде входного сигнала транзистор T₁ открыт, а транзистор T₂ закрыт. Ток i₁ транзистора T₁ создает положительную полуволну тока в нагрузочном резисторе R. В отрицательном полупериоде открывается транзистор T₂, и теперь его ток i₂, имеющий противоположное току i₁ направление, протекает через на­грузочный резистор. Таким образом, на нагрузке формируется полный синусоидальный сигнал, соответствующий двум половинам полного пери­ода входного сигнала. Следует отметить, что в рассматриваемом каскаде транзисторы включены по схеме с общим коллектором, то есть как эмиттерные повторители, поскольку выходной сигнал снимается с эмиттеров транзисторов.

На рис. 30.14 приведена полная схема двухтактного усилителя мощно­сти на комплементарных транзисторах вместе с предвыходным каскадом.

Рис. 30.13. Базовая схема двухтактного усилителя на комплементарных тран­зисторах.

Рис. 30.14. Двухтактный усилитель на комплементарных транзисторах с неза­висимой цепью смещения для транзистора T₁ предвыходного каскада.

Схема модифицирована для питания от одного источника. Транзистор T₁ работает в предвыходном каскаде (предусилителе мощности). Цепь сме­щения R₁ — R₂ обеспечивает работу этого каскада в режиме класса А. При подаче питания устанавливается нормальный статический режим тран­зистора T₁ (транзистор открыт). Разделительный конденсатор Сз раз­ряжен. Следовательно, потенциал точки А, где соединяются эмиттеры транзисторов T₂ и T₃, равен нулю. Однако базы этих транзисторов нахо­дятся под положительным потенциалом, определяемым напряжением на коллекторе транзистора T₁. Это положительное напряжение открывает транзистор T₂. Транзистор T₃ (рпр-типа) при этом закрыт. Таким обра­зом, ток i₂, протекающий через открытый транзистор, будет заряжать конденсатор C₃, как показано на схеме. По мере заряда этого конденса­тора возрастает напряжение в точке А. Процесс зарядки продолжается до тех пор, пока не закроется транзистор T₂. Это происходит в тот момент, когда напряжение на эмиттере этого транзистора (в точке А) сравнива­ется с напряжением на его базе.

Если статический режим транзистора T₁ выбран таким образом, что его коллекторное напряжение равно 0,5V_CC, то транзистор T₂ закроется, как только потенциал точки А возрастет до 0,5V_CC. В результате схе­ма будет сбалансирована по постоянному току и каждому транзистору будет приложено напряжение, равное половине напряжения источника питания. Транзисторы T₂ и T₃ оказываются в отсечке (режим класса В) с нулевым напряжением смещения на их эмиттерных переходах, т. е. они находятся на грани включения при отсутствии входного сигнала.

При подаче входного сигнала транзистор T₁ находится в проводящем состоянии в течение всего периода, усиливая этот сигнал и обеспечивая «раскачку» выходных транзисторов T₂ и T₃. Комплементарная пара выходных транзисторов обеспечивает дальнейшее усиление сигнала, как это рыло описано выше при рассмотрении базовой схемы.

Схема на рис. 30. 14 имеет низкую стабильность по постоянному то­ру. Любое изменение тока транзистора T₁ вызывает изменение статиче­ского режима выходной пары транзисторов, что может привести к иска­жениям выходного сигнала. Для улучшения стабильности использует­ся отрицательная обратная связь по постоянному току, обеспечивающая автоматическую подстройку смещения транзистора T₁, как показано на рис. 30.15. Постоянное напряжение, действующее в точке А (0,5Vcc), подается обратно на базу транзистора T₁ через резистор обратной связи R_F. В этой схеме громкоговоритель подключен к положительной шине источника питания через разделительный конденсатор С₃. Заметим, что в такой конфигурации ток транзистора T₃ заряжает этот конденсатор, а ток транзистора T₂ разряжает его. Вообще, транзистор, включенный «последовательно» с разделительным конденсатором, заряжает его, а включен­ный «параллельно» — разряжает. Через резистор R₄ на базы выходных транзисторов подается небольшое напряжение прямого смещения, обеспечивающее уменьшение искажений типа «ступенька». Резисторы R₆ и R₇ в эмиттерных цепях транзисторов T₂ и T₃ обеспечивают стабильность по постоянному току, а также неглубокую обратную связь по переменному оку, улучшающую частотные характеристики усилителя.

Рис. 30.15. Типичный двухтактный усилитель мощности на комплементарных резисторах. Смещение на базу транзистора Т₁ подается через резистор отрицательной обратной связи R_F.

Усилители постоянного тока

При усилении сигналов постоянного тока между каскадами действует не­посредственная связь, как показано на рис. 30.16. Напряжение на базу транзистора Т₂ напрямую подается с коллектора транзистора Т₁. По­этому статический режим (в отсутствие сигнала) транзистора Т₂ опре­деляется статическим режимом предыдущего каскада. Отсутствие раз­делительного конденсатора позволяет усиливать самые низкочастотные сигналы.

Усилители постоянного тока подвержены так называемому дрейфу, представляющему собой сдвиг рабочей точки усилителя при изменении температуры. Для устранения дрейфа в схему включаются термисторы (термосопротивления) или другие температурно-чувствительные элемен­ты, как показано на рис. 30.16.

Рис. 30.16. Усилитель с непосредственной связью.

Обратная связь в усилителях

На рис. 30.17 показана система с обратной связью, в которой часть вы­ходного напряжения подается обратно на вход усилителя. Напряжение υ_f есть напряжение обратной связи, которое добавляется к входному на­пряжению υ_i для получения эффективного входного напряжения e_i, дей­ствующего непосредственно на входе усилителя. Цепь обратной связи В передает весь или часть β выходного сигнала обратно на вход усилите­ля. Если выходное напряжение равно υ₀, то напряжение обратной связи равно

υ_f  = βυ₀

Эффективный сигнал на входе усилителя υ_i = e_i + υ_f = e_i + βυ₀. При введении обратной связи коэффициент усиления становится равным

Рис. 30.17. Обратная связь в усилителях.

При введении отрицательной обратной связи, когда напряжение обрат­ной связи находится в противофазе с входным напряжением, эффектив­ное входное напряжение e_i = υ_i – υ_f, что приводит к уменьшению коэф­фициента усиления всей системы. При положительной обратной связи ситуация изменяется на обратную: напряжение обратной связи находит­ся в фазе с входным напряжением, и эффективное входное напряжение e_i = υ_i + υ_f,  т. е. превышает входное напряжение на величину напряже­ния обратной связи, в результате увеличивается коэффициент усиления всей системы.

Используя величины, указанные на рис. 30.17, и предполагая, что дей­ствует отрицательная обратная связь, можно рассчитать некоторые па­раметры системы с обратной связью.

Эффективное входное напряжение e_i = 10 – 2 = 8 мВ.

Выходное напряжение υ₀ = 8 · 100 = 800 мВ.

 Таким образом, коэффициент усиления системы с обратной связью

Коэффициент обратной связи

Различают обратную связь по току и обратную связь по напряже­нию. При обратной связи по току напряжение обратной связи пропорци­онально выходному току. Например, в схеме на рис. 30.18 такая связь осуществляется через резистор R₄. Когда напряжение обратной связи пропорционально выходному напряжению, мы имеем дело с обратной свя­зью по напряжению. В схеме на рис. 30.18 обратная связь по напряжению осуществляется через цепь C₂ – R₃.

Таблица 30.1. Сравнение характеристик систем с отрицательной и положи­тельной обратной связью

Рис. 30.18. Усилитель на транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, с двумя видами обратной связи: по току (через резистор R₄) и по напряжению (через цепь C₂ – R₃).

Усилители радиочастоты (УРЧ)

На радиочастотах, например в УКВ-диапазоне, влияние межэлектродных емкостей транзистора, особенно между коллектором и базой, становит­ся очень заметным. Для устранения влияния этих емкостей использу­ется усилитель по схеме с общей базой. Однако в схеме с ОБ транзи­стор имеет низкое входное сопротивление, которое чрезмерно нагружает предыдущий каскад, работающий на усилитель.

Рис. 30.19. Каскодный усилитель.

Для решения пробле­мы существуют два метода. В первом методе используется усилительс ОЭ и схемой нейтрализации обратной связи. Такая схема компенсирует, или нейтрализует, отрицательную обратную связь через емкость перехо­да коллектор-база за счет введения еще одной петли обратной связи, но противоположного знака.

Во втором методе используется усилитель с общим эмиттером, каскодно включенный с усилителем с общей базой (рис. 30.19). Транзистор T₁ работает в усилителе с ОЭ, а транзистор T₂ — в усилителе с ОБ. Входной сигнал подается на базу транзистора T₁. Его эмиттер развязан с шасси через конденсатор С₃. Выходной сигнал с коллектора транзистора T₁ по­дается на эмиттер транзистора T₂, база которого развязана с шасси через конденсатор С₁. Смещение обоих транзисторов обеспечивает резисторная цепочка R₁ – R₂ – R₃.

Hi-Fi-усилители

Английское сокращение Hi-Fi(high fidelity — высокая верность переда­чи или воспроизведения, читается «хи-фи») используется для обозначе­ния высокого качества. Этот термин применяется в звуковоспроизводя­щей аппаратуре, которая обеспечивает реалистичное воспроизведение ис­ходного звука, — другими словами, высокое качество воспроизведения. Hi-Fi-системы должны иметь широкую полосу пропускания (40 Гц — 16 кГц), низкий уровень шумов и воспроизводить звук с минимальными искажениями.

Регулировка тембра

регулировка тембра нужна для расширения или сужения (т. е. изме­нения формы) АЧХ усилителя. Регулировка тембра осуществляется в области нижних (низкочастотный участок АЧХ) и верхних (высокоча­стотный участок АЧХ) звуковых частот. Для этой цели используются самые различные схемы: начиная от простейшей цепи, состоящей из последовательно включенных конденсатора и резистора, до очень сложных систем с использованием обратной связи. На рис. 30.20 приведена схе­ма регулятора тембра с возможностью независимой регулировки тембра в области нижних и верхних звуковых частот. На элементах R₁ и C₁ выполнен делитель напряжения поступающего сигнала ЗЧ. Поскольку реактивное сопротивление конденсатора C₁ мало па высоких частотах, этот делитель обеспечивает ослабление верхних звуковых частот, при­чем степень ослабления зависит от установки движка потенциометра R₁. Элементы R₂ и C₂ образуют еще один делитель. Конденсатор C₂ имеет высокое реактивное сопротивление в области нижних звуковых частот, поэтому второй делитель ослабляет эти частоты в степени, зависящей от установки потенциометра R₂. 

Рис. 30.20. Схема регулятора тембра.

Громкоговорители

Громкоговоритель представляет собой преобразователь электрической энергии в акустическую или звуковую энергию. Один из факторов, определяющих выбор громкоговорителя, — его АЧХ по звуковому давлению, т. е. диапазон эффективно воспроизводимых им звуковых частот. Еслидиапазон частот, воспроизводимых данным громкоговорителем, недостаточно широк, можно использовать два громкоговорителя, один из которых хорошо воспроизводит нижние, а другой — верхние звуковые частоты. На рис. 30.21 иллюстрируется один возможный способ разбиение частотного диапазона с помощью разделительного (двухполосного) фильтра.

Рис. 30.21. Двухполосный разделительный фильтр для акустической системы с использованием низкочастотного и высокочастотного громкоговорителей.

Разделительный фильтр состоит из фильтра нижних частот L₁ — C₁, к выходу которого подключается низкочастотный громкоговоритель, и фильтра верхних частот L₂ — C₂, связанного с высокочастотным громко­говорителем.

Другими факторами, влияющими на выбор громкоговорителя, явля­ются его выходная мощность, КПД и сопротивление (для согласования с УЗЧ).

В этом видео рассказывается об усилителе мощности для самостоятельной сборки:

Добавить комментарий

Характеристики, схема и принцип работы усилителя первого класса Радиотехника У-101-стерео

Усилители звука

Усилители звука умеренной мощности для управления небольшими динамиками или другие легкие нагрузки могут быть сконструированы разными способами. Первый выбор обычно интегральная схема, предназначенная для этой цели, такая как LM386 или новые типы коммутации класса D, которые часто принимают цифровые данные вместо простых аудио напряжение. Дискретные конструкции также могут быть построены с доступными транзисторами или операционными усилителями и многие дизайны представлены в примечаниях производителей к применению.Использованы старые дизайны аудио межкаскадные и выходные трансформаторы, но стоимость и размер этих частей заставил их почти исчезнуть. Вот несколько простых в сборке схем аналогового аудиоусилителя для различных приложений для хобби:

Простой усилитель звука LM386

Этот простой усилитель демонстрирует LM386 с высоким коэффициентом усиления. конфигурация (A = 200). Для максимального усиления всего 20 не учитывайте 10 мкФ. подключен от контакта 1 к контакту 8. Может быть реализовано максимальное усиление от 20 до 200 путем добавления выбранного резистора последовательно с тем же конденсатором 10 мкФ.10к потенциометр даст усилителю регулируемый коэффициент усиления от нуля до этого максимум.

Я переместил эту схему в Площадь 50 как бы немного экспериментальный.

Удивительно низкий уровень шума Усилитель

Усилитель с удивительно низким уровнем шума использует преимущества прекрасные шумовые характеристики полевого транзистора 2SK117, который может похвастаться шумовым напряжением ниже 1 нВ / корень-Гц и практически отсутствует шумовой ток.Напряжение шума усилитель составляет всего 1,4 нВ / корень-Гц при 1 кГц, увеличиваясь до 2,7 нВ / корень-Гц при 10 Гц. Шумовой ток сложно измерить, поэтому эта простая утилита Усилитель может видеть шум от резистора 50 Ом и резистора 100 кОм. (Шум 1,4 нВ, приведенный к входу, возрастет примерно до 1,7 нВ при сопротивлении 50 Ом. резистор, вместо короткого, и резистор 100 кОм даст указанное на входе шум около 40 нВ с очень небольшим вкладом усилителя.)

Этот усилитель представляет собой “служебный” усилитель с коэффициентом усиления 100, что обычно будет используется в лабораторных условиях для усиления крошечных сигналов для измерения или дальнейшего обработка. Он не предназначен для прямого подключения динамика или наушников. (Это вполне может управлять LM386.) Схема представляет собой простой дискретный транзистор. схема обратной связи с двумя каскадами усиления и уникальным выходным буфером класса A:

• 2sk117 из диапазона тока “BL” Idss и выбран для Idss около 7 мА.Резистор стока отрегулирован для достижения около 4 вольт на стоке, и значение зависит от Idss JFET.

• Большинство резисторов не критично, но значения точности показано, потому что резисторы должны быть металлопленочного типа для лучшего шума представление. Приблизительные значения постоянного напряжения показаны для помощи с резистором. выбор. Отклонение от указанного напряжения приведет к уменьшению доступной выходной мощности. колебания напряжения, но усилитель может нормально работать и для более слабых сигналов.Выгружен размах должен быть около 6 вольт, размах при входном размахе около 60 мВ, до искажения наблюдается.

• MPSA18 действует как фильтр шума. Здесь желателен высокий прирост чтобы сохранить разумную емкость конденсатора основного фильтра, но 2N4401 может быть заменяется уменьшением 10k и 120k в 5 раз. Фильтр все равно будет будет снижаться шумовое напряжение от источника питания 15 В выше примерно 0,2 Гц. Но некоторые блоки питания могут быть действительно шумными!

• 0.Конденсаторы емкостью 1 мкФ служат как шунтирующие конденсаторы, но в основном как клеммы для крепления компонентов. Это белые прямоугольники на Фото.

• Резистор обратной связи выбран с коэффициентом усиления ровно 100 и значение намного выше ожидаемого 1k из-за ограниченного усиления разомкнутого контура простая схема.

• Небольшой резистор включен последовательно с выходом для стабильность, и этот резистор может немного уменьшить усиление при движении с более низким сопротивление нагрузки.Дизайнер может выбрать настройку усиления для этого конкретного нагрузка, скажем, 75 Ом, или для нагрузки с высоким сопротивлением. Схема может управлять более низким сопротивление более 100 Ом, но раскачка будет несколько ограничена. Это может можно не использовать резистор 33 Ом без проблем со стабильностью. (Как правило, такой сетевой усилитель управляет нагрузкой с гораздо более высоким сопротивлением, обычно 600 Ом или выше.) Примечание: чтобы дать вам представление о том, как вы может играть с выходным сопротивлением, я только что изменил серийный выход своего устройства резистор на 55 Ом и отрегулировал усиление на 35 дБ при нагрузке 75 Ом.Без нагрузки усиление ровно на 5 дБ выше при 40 дБ. Таким образом, у меня четное число выигрывает независимо от того, управляете ли вы инструментом на 75 Ом или устройством с высоким Z. Выходной буфер не имеет проблем с управлением общей нагрузкой 125 Ом, с пределом качания около 3,5 вольт, п-п.

• Выходной каскад представляет собой необычную схему самосмещения, в которой PNP поддерживает напряжение затвор-исток около 0,6 вольт, что приводит к некоторой нагрузке на JFET. ниже его Idss. 2N5486 был выбран, чтобы не тратить слишком много тока, но более высокий Idss JFET при желании даст больше возможностей привода.

• Входное сопротивление: 47 МОм (устанавливается резистором смещения), шунтируется 20 пФ

• Выходное сопротивление: 36 Ом, устанавливается последовательным резистором плюс около 3 Ом. Ом от цепи. Мой резистор на 55 Ом, упомянутый выше дает выход Z около 58 Ом и ровно 5 дБ потерь усиления от холостого хода до 75 Ом.

• Размах выходного напряжения: 6 В (размах) в нагрузке с высоким сопротивлением.

• Усиление: 100 (40 дБ) устанавливается резистором обратной связи. Более низкий прирост может быть выбран для более широкой полосы пропускания.

• Частотная характеристика: ровная от 1 Гц до 2 МГц.

• Входной шум: 1,4 нВ, возрастающий до 2,7 нВ при 10 Гц. Шумовой ток имеет до сих пор ускользает от измерений, но это действительно мало. С резистором 97,3 кОм (100 кОм параллельно с 3,6 мегапикселями), подключенными ко входу, измеряется напряжение шума в пределах крошечной доли дБ от 40 нВ, так что ток шума практически отсутствует.Фактически, этот усилитель и выбранный резистор по своей природе создают точный шум. источник. Подключите 152 кОм через вход (в экранированной коробке), и у вас будет точный источник шума 5 мкВ / основной Гц во всем звуковом спектре (50 нВ раз 100). Быстрое измерение при 40 Гц дает 770 нВ / корень-Гц без каких-либо подключений; ожидается, что 47 МОм дадут 867 нВ. Это довольно близко и все еще небольшой шумовой ток от полевого транзистора.

Для еще большей производительности биполярные ступени могут быть заменен на малошумящий операционный усилитель.Входной шум немного снизится, возможно до 1 нВ, как и входная емкость, возможно, ниже 10 пФ. Компенсация Операционный усилитель может быть проблемой.

Вот еще версия с некоторыми интересные особенности. Есть двухтранзисторный шумовой шунт, который довольно эффективно очищает блок питания, и он будет хорошо работать с последовательным резистор всего 1 Ом. Но требуемый постоянный ток возрастает, если шум для шунтирования.Как и в случае со схемой “утонченности”, она хороша только для удаления случайный шум, скажем, от трехполюсного регулятора, и будет перегружен большие шпоры или гул. Вот что он делает с тестовым источником (красный), вставленным в серия с блоком питания:

Для достижения наилучших результатов используйте транзисторы с высоким коэффициентом усиления. Обычный транзисторы дадут около 30 дБ отклонения, но значения резистора смещения могут необходимо изменить, чтобы увеличить ток примерно до 30 мА, в зависимости от от того, сколько шума нужно шунтировать.Схема имеет отличный минимальный уровень шума. Так что начните с хорошего источника питания, и шум будет выражаться в однозначных нановольтах. (Спайс думает меньше 1!)

Для специального применения, требующего минимальной нагрузки, усилитель включает обратную связь для начальной загрузки входной емкости до низкого значения (около 4 ПФ). Эта техника в сочетании с обратной связью с источником обычно приводит к ужасным звенит при некотором сопротивлении источника, но этот усилитель имеет только 1 дБ пика на худшее значение (около 30к).Запустить Моделирование LTSpice для просмотра кривых отклика для различных значений входного R (измените список по желанию). Щелкните правой кнопкой мыши команду .step param, чтобы оставить комментарий. выключите его и измените {R} на фиксированное значение, скажем 1 Ом, для проверки усилителя при сопротивление одиночного источника. Шум чуть ниже 1 нВ / корень герц. Этот усилитель работает до нижней части BCB для импеданса источника до 30 кОм. Это на данный момент это лишь небольшая реализация – следите за обновлениями.

Примечание: я подключил верх резистора 220 Ом непосредственно к источнику питания, чтобы уменьшить падение напряжения 4.Резистор 7 Ом. Если лишнее падение не проблема, схема работает немного лучше с верхом 220 Ом, подключенного к правой стороне резистора 4,7 Ом.

Когда я говорю “при использовании этой схемы питание может быть ужасным”, я означает в терминах случайного шума, скажем, от трехполюсного регулятора LM7815 (сотни нВ / корень-Гц). Этот шумовой шунт не может работать с нерегулируемыми источниками или много огромных скачков мощности. Какой бы ни был шум, он будет генерировать ток в небольшом резисторе (при условии, что цепь работает) и в цепи должен иметь возможность шунтировать этот ток.При смещении 30 мА схема выдерживает около + – 25 мА, так что вышеуказанная схема с резистором 4,7 Ом может выдержать чуть менее 250 мВ p-p. Опустите резистор до 1 Ом и предел больше как 50 мВ (размах), вполне в пределах ожиданий для трехконтактного регулятора, но не способного удаления сильной пульсации или больших переходных процессов.

Источник белого шума

Вот 1 мкВ / корень-Гц источник шумового напряжения, который будет управлять нагрузкой 50 Ом с частотой ниже 10 Гц до более 500 кГц.Шунт шума фактически стабилизирует цепь от батареи. сопротивление, обычный путь обратной связи в таких простых схемах. Потребляемый ток меньше 20 мА.

Примечание: я подключил верх резистора 220 Ом непосредственно к источнику питания, чтобы уменьшить падение на резисторе 3,3 Ом. Если лишнее падение не проблема, схема работает немного лучше с верхом 220 Ом, подключенного к правой стороне 4.Резистор 7 Ом.

Компьютерный усилитель звука

Вот простой усилитель для поднятия уровня звука от маломощных звуковых карт или другие источники звука, управляющие небольшими динамиками, такими как игрушки или небольшие транзисторные радиоприемники. В Схема обеспечивает около 2 Вт, как показано. Детали не критичны и замены обычно работают. Два резистора 2,2 Ом можно заменить одним Резистор 3,9 Ом в каждом эмиттере.

На схеме выше показан 4-транзисторный универсальный усилитель, подходящий для различных проектов, включая приемники, домофоны, микрофоны, телефонные приемные катушки и общий аудиомониторинг.Усилитель имеет схему развязки по мощности и полосу пропускания. ограничение для уменьшения колебаний и «катания на лодке». Ценности не особо критических и умеренных отклонений от указанных значений не будет. значительно ухудшить производительность.

Для большинства рекомендуются трехэлементные аккумуляторные батареи с напряжением около 4,5 В. Бестрансформаторные усилители звука, управляющие небольшими динамиками на 8 Ом. Срок службы батареи будет значительно длиннее, чем прямоугольная батарея на 9 В, и сопротивление ячейки останется меньше в течение срока службы батареи, что приводит к меньшим искажениям и проблемам со стабильностью.

Усилитель может быть модифицирован для работы от 9-вольтовой батареи, если это необходимо, перемещая точка смещения выходных транзисторов. Понижение резистора 33к, подключенного со второго база транзистора относительно земли примерно до 10 кОм будет перемещать напряжение на выходе электролитического конденсатор примерно на 1/2 напряжения питания. Это изменение смещения дает больший размах сигнала перед происходит отсечение, и в этом изменении нет необходимости, если громкость достаточна.

Как и раньше, два 4.7 Ом резисторы могут быть заменены одним резистором 10 Ом последовательно с любым эмиттером.

Операционный усилитель звука

Вышеупомянутая схема представляет собой универсальный аудиоусилитель с низкой стоимостью. LM358 операционный усилитель. Дифференциальные входы обеспечивают отличную устойчивость усилителя к синфазным помехам. сигналы, которые являются частой причиной нестабильности усилителя. Пунктирное заземление представляет проводку в типичном проекте, показывающем, как вход датчика заземления может быть подключенным к земле в источнике звука, а не в усилителе, где присутствуют высокие токи.Если источником является опорный сигнал источника питания, то один из Входы усилителя подключены к положительному источнику питания. Например, NPN предусилитель с общим эмиттером может быть добавлен для очень высокого усиления и путем подключения дифференциальные входы через резистор коллектора, а не от коллектора к земле, дестабилизирующая обратная связь через источник питания значительно снижается. Кстати, LM358 – довольно плохой аудиоусилитель, и вы, возможно, захотите переключиться на лучший часть для уменьшения искажений.Откровенно говоря, для маленького настольного усилителя вы никогда не обратите внимание на искажение.

Crystal Radio (и другое назначение) Усилитель звука

Аудиоусилители класса A

Аудиоусилитель класса A является довольно расточительным по мощности, но при большом количестве мощность доступна, простота привлекательна. Вот простой транзистор Дарлингтона пример, предназначенный для использования с блоком питания 5 вольт:

Эта и следующие схемы не для начинающих; они имеют ограниченную полезность и требуют понимания основные принципы и потенциальные применения.Все они проходят через DC громкоговоритель, который расточителен и может вызвать проблемы у неопытных строитель. Если они построены без изменений, они должны работать, как описано, но делать обязательно прочтите текст.

5 вольт должны обеспечиваться регулируемым источником питания. Эффективность ниже 25%, и в динамике протекает значительный постоянный ток, и эта дополнительная мощность должно соответствовать номинальной мощности динамика. Но посмотрите, как это просто! В коэффициент усиления по напряжению составляет всего около 20, а входное сопротивление составляет около 12 кОм.Схема показывает два значения резистора смещения, которые должны использоваться с соответствующим импедансом динамика. С Резистор смещения 150 кОм и динамик 8 Ом, схема потребляет около 210 мА (1 Вт) и может доставляет около 250 мВт на динамик, что достаточно для большинства небольших проектов. Динамик должен быть рассчитан на 500 мВт или более и иметь сопротивление постоянному току. около 8 Ом (возможно, 7 Ом). Проверить кандидата в громкоговорители омметром; намного ниже 7 Ом вызовет чрезмерное потребление тока.С резистором 220 кОм и динамиком 16 Ом Схема потребляет около 100 мА (500 мВт) и выдает около 125 мВт на динамик. 16 Ом динамик должен быть рассчитан на 200 мВт или более и иметь сопротивление постоянному току почти 16 Ом. (Большинство маленьких динамиков имеют сопротивление постоянному току, близкое к номинальному импедансу, и это сопротивление равно используется для установки уровня тока покоя в этой схеме.) Другие NPN транзисторы Дарлингтона будет работать, но выберите тот, который может рассеивать минимум 1 ватт. Большинству типов мощности не нужен радиатор, но крошечные TO92 могут перегреться.

Если неэффективность класса А вас еще не разубедила, вот 4-транзисторный усилитель для слабых сигналов:

Входное сопротивление составляет около 5000 Ом, а частотная характеристика ровная. от 30 Гц до более 20 000 Гц. С динамиком на 8 Ом потребляемый ток составляет около 215 мА и усиление около 1700 (64 дБ). С динамиком на 16 Ом коэффициент усиления по току составляет около 110 мА. и усиление около 2500 (68 дБ).Регулятор громкости можно добавить, подключив один конец потенциометра 5k на массу, дворник на вход усилителя. Другой конец горшок становится входом.

Посмотрим правде в глаза; практически любой из различных усилителей звука IC дает больше смысл, чем этот неэффективный дизайн. Но в этой схеме используются детали только с 3 ножками. Умм, это не использует конденсаторы большой емкости, за исключением шунтирования источника питания. Давайте посмотрим, это больше веселье. Что ж, давайте посмотрим, сможем ли мы создать проект, в котором используются преимущества неэффективность:

Итак, что это?

Это модулируемый световой излучатель! Подключите вход к источнику звука или микрофон (динамик будет работать) и звук будет амплитудно модулировать свет интенсивность.Неэффективность класса-А теперь работает в нашу пользу, зажигая лампу до средняя яркость без звука. Собственно при лампочке на 4,7 вольта лампа будет почти полной яркости и будет “перегружен” на пиках звука. Лампа с более высоким напряжением прослужит дольше, но будет тусклее. Попробуйте лампочку на 6,8 вольт как компромисс. С чувствительным детектором, таким как фототранзистор, этот коммуникатор проработает несколько сотен футов (ночью). Наилучший диапазон реализуется, если Лампа устанавливается в типичный отражатель фонарика, и детектор устанавливается аналогичным образом.Входной конденсатор уменьшен до 0,01 мкФ, чтобы придать усилителю характер высоких частот. компенсировать медленный отклик лампочки. В любом случае звук будет немного приглушенным. Умный дизайнер мог бы использовать этот усилитель и для ресивера, переключая динамик. на вход для передачи и на выход для прослушивания. Если вы выберете детектор с хорошим инфракрасным откликом, как штыревой фотодиод, вы можете добавить пластиковые ИК-фильтры к заблокируйте окружающий свет и сделайте коммуникатор более заметным в ночное время.

Повышение напряжения до 12 В постоянного тока, замена лампочки на 3 ваттную, Динамик на 16 Ом и замена 0,01 мкФ на 1 мкФ дает аудиоусилитель, который обеспечивает мощность звука почти 1 ватт. Однако динамик нагревается! (Из-за почти 2 мощность постоянного тока в катушке динамика.)

Схема усилителя звука LM386 с печатной платой

Хотя усилители звука LM386 очень старые. Но в них еще много полезного.

Спасибо, дизайнер.

Представьте, что у вашего аудиоплеера слабый звук. Вы хотите увеличить звук. Это хороший выбор. Из-за низкого напряжения питания и хорошо работают с аккумулятором.

LM386 Лист данных

Вы закончили аудио схему. Но звук слишком слабый.

Многие люди используют LM386 для увеличения звука до динамика. Почему ты тоже должен это делать? Некоторые сказали попробовать сейчас.

Но… лучше. Если вы раньше читали техническое описание LM386.

LM386 – аудиоусилитель низкого напряжения.И хорошо работает с батареей. Его форма аналогична IC-741, DIP-8. Итак, маленький и легкий. Даже маленький, но отличный звук.

Cr: LM386 компании National Semiconductor. Мне это нравится.

Распиновка LM386

Часто мы используем LM386 в DIP-8. Которые есть несколько контактов. Даже другие пакеты такие же. Например, SOP-8, TSSOP-8 и т. Д.

См. Характеристики LM386

• Дайте достаточно мощности – общая мощность выхода составляет около 700 мВт при VS = 9 В, RL = 8 Ом, THD = 10%.Представьте, что вы можете послушать мягкую музыку в любимом уголке.
• Использование Широкий диапазон напряжения питания от 4 до 15 В.
• Используйте низкий ток питания – если входной сигнал не составляет примерно 4 мА или не более 8 мА.
• Внутреннее усиление напряжения установлено на 20 или 26 дБ. (без других деталей)
• Чем больше прирост напряжения до 200 или 46дБ. Когда мы подключаем конденсатор 10 мкФ к контакту 1 (+) и контакту 8 (-).
• И мы можем использовать резистор последовательно с конденсатором. Для уменьшения усиления от 20 до 200.
• Низкое гармоническое искажение: 0.2% типично
• Полоса частот: типично 300 кГц

Со многими их преимуществами. Он используется во многих электронных устройствах, чтобы управлять динамиками. Пример для радио, MP3-плеера, портативной мини-колонки и т.д. Я не могу быстро понять любую информацию. Это случилось с тобой?

Я использовал изображения. Они помогают мне понять еще что-нибудь.

Также мне нравится принципиальная схема и схемы.Я вижу, учусь и получаю от этого много идей.

Итак, давайте рассмотрим другие схемы LM386.

x20 Усилитель

Самый маленький усилитель дает усиление 20 с наименьшим количеством составляющих.

Это правда. Это схема усилителя. Даже есть одна микросхема и только один конденсатор.
А, на выходе используется слабый ток.

Но в реальном использовании. Вам нужен более громкий звук. Как дела? Сделать это можно очень просто. Ниже.

X200 отличный малый усилитель

В схеме.Коэффициент усиления схемы увеличивается до 200. Потому что мы помещаем конденсатор C2 в микросхему. Подключите положительный полюс C2 к выводу 1. И отрицательный вывод к выводу 8.

Но иногда высокое усиление не подходит для нас. Мы тоже можем.

X50 меньшее усиление усилителя LM386

Мы добавляем еще один резистор-R2 последовательно с C2. Уменьшить усиление до 50.

LM386 Усилитель с усилением низких частот

Иногда вам может понадобиться особый бас. Мы тоже можем. Легко… с добавлением только одного резистора и одного конденсатора.Смотрите в схеме. R2 соединяется с C2 последовательно.

Эта схема представляет собой усилитель низких частот. Выходное усиление зависит от частоты низких частот. Например, усиление 25 дБ: 100 Гц и усиление 19 дБ: 2 кГц.

Чуть не забыл, что некоторые компоненты на каждом усилителе имеют важное значение.

• Мы можем регулировать громкость с помощью VR1.
• И R1, и C3 сохранят хороший звук. Они улучшают высокочастотную нагрузку для стабильности.

Знаете ли вы, что мы можем делать другие схемы с LM386?

Да…

LM386 Генератор прямоугольной волны

Мы увидим схему генератора прямоугольной волны.Также, мы можем создать звуковые сигналы тревоги на динамике. Потому что эта ИС относится к типу ОУ. Он хорошо справляется с осциллятором.

Выходная частота составляет около 1 кГц. Мы можем изменить C2. Больше емкости при меньшей частоте.

Примечание: Я объясню вам работу этих схем.
В других схемах ниже.

Что еще? Построим проекты LM386.

Купите LM386 на Amazon.com

Миниатюрный усилитель LM386

Если для вас важна экономия энергии.Эта схема подходит. Потому что вы можете использовать его с батареей 9 В при токе 5 мА. Но дайте усиление на выходе примерно 50. Или мощность от 300 мВт до 500 мВт при 8-омном динамике.

Схема мини-аудиоусилителя LM386

Представьте, что вы делаете схему AM-приемника. Вы можете использовать этот LM386 для усиления на динамик 0,5 Вт, 2 дюйма. С батареей 9В можно долго слушать звук.

Гибкость выбора деталей
Можно использовать аналогичные устройства. Вместо друг друга.
Например:

• Громкоговоритель – используйте 4 Ом или 8 Ом. @ 0,25 Вт или 0,5 Вт. И любой размер как свободное место.
• Электропитание – используйте от 4 В до 12 В. И низкое напряжение малой ватт. Это правильно.
• Напряжение конденсаторов – используйте высокое напряжение вместо низкого напряжения. Например, С5 – электролитический конденсатор. Вместо этого вы можете использовать 50 В.
  Но… Конечно, дороже.

Как построить

Если вы хотите построить эти схемы. Доделать их можно на универсальной плате или даже на макете.

Но иногда вам нужна печатная плата. Вы можете сделать это с разводкой печатной платы и компоновкой компонентов.

Рис. 2 Схема печатной платы и компонентов аудиоусилителя LM386.

Перечень деталей

Резисторы 0,25Вт, допуск: 5%
R1—10 Ом
R2—1,2K
VR1—10K Потенциометр

Конденсаторы

C1, C2—0,1 мкФ 50 В Керамика